技术领域
[0001] 本
发明涉及一种能够指示哺乳类宠物(尤其是猫)尿pH值是否在正常范围之内的pH指示材料和pH指示猫砂及其制备方法。
背景技术
[0002] 据国内外动物研究机构研究发现，猫咪的下泌尿道
疾病在近十年以来，位居猫咪的高发疾病第一名。因此，下泌尿道健康是和猫咪
生活质量息息相关的主题之一。尿液pH值直接影响猫咪的健康，正常尿液为弱酸性的，pH值在6.0-6.5之间。许多患有疾病的猫的尿液pH值偏离正常范围转向酸性或
碱性。尿液pH值异常的常见原因是猫下泌尿道疾病或猫泌尿系统综合症。pH偏高的尿液易导致镁结晶的形成，pH偏低的尿液易导致
钙结晶的形成。所以，可以通过检验猫尿pH值来预知猫的健康状况，以便使宠物主人对猫的某些疾病加以早期预知。
[0003] 美国
专利US6162646提供了一种
基础猫砂材料(如
膨润土)，其中添加了以
聚合物泡沫(特别是聚
氨酯泡沬)为基体材料的pH指示材料，用来检测酸性或碱性猫尿液，达到
预防猫下泌尿道疾病的目的。欧洲专利EP0569232，公开了一种具有pH指示功能的猫砂，其成分是在膨润土材料中添加了由一种非吸
水性的
碳酸钙大理石片，
花岗岩片或非
水溶性聚合物材料(例如高交联聚
丙烯酸钠)作为基础材料，利用水溶性聚合物将起pH指示作用的染料与基体材料粘结起来的pH指示材料。在这种指示材料中，该专利特别指出基体材料最好是非吸水性的，反光惰性载体，这样pH指示染料能够很容易地被水溶性聚合物包裹起来，并且保持在惰性载体(基体)材料的外表面；而如果用吸水性的基体材料，水溶性聚合物和水溶性pH指示染料就会进入基体材料内而造成浪费。由于该专利推荐使用的是非吸水性基体材料，因此水溶性聚合物在干燥后起到的是
粘合剂涂层的作用，用以固定的pH指示剂染料。
[0004] 以上两件专利所选用的基础猫砂是膨润土，而pH指示材料的基体是采用塑料泡沬，高交联聚丙烯酸钠聚合物材料或大理石，花岗岩片为载体。膨润土的缺点是尿液浸湿后会粘到猫身上，且膨润土会与尿液存在离子交换，可能影响pH指示的准确性。而聚合物材料虽本身具有
吸附猫尿的功能，但由于是不透明的，所以水溶性聚合物和/或水溶性pH指示染料就会进入基体材料内部而造成浪费。大理石，花岗岩等虽具具有化学性质稳定的优点，但由于其本身不能够吸附尿液，猫小便后尿液会直接渗透到其周周大量的膨润土上，而膨润土又由于吸水而
马上结团，将在数量上占少数的pH指示材料包裹起来，影响了猫砂整体上的显色，变色效果，甚至不得不采取将pH指示材料手工撒在猫砂表面的做法，但这样做带来的问题是猫排泄过一次以后会的埋自己的尿液，又会使在表面的pH指示材料被埋到膨润土里面造成浪费。且以上两件专利公开的pH指示材料与基础猫砂因材料不同，
密度有差异，会导致猫砂中pH指示材料分布不均匀，也影响了猫砂整体上的显色，变色效果。国际专利WO2014146287A1提供了一种pH指示功能的猫砂材料(如
二氧化
硅)其制作工艺显色明显，但是其水溶性聚合物材料在遇尿液结团性差，以至于显色尿液与猫砂不结团，无法被彻底清理，以至于客户消费体验很差，没有实用性。日本Iris Ohyama Inc公司一款纸质pH指示功能的猫砂，因其基础猫砂的纸质材料和以上膨润土猫砂出现的问题一样，纸质材料缺点是其材料会与尿液存在离子交换，可能影响pH指示的准确性，产品显色仅在尿液
接触猫砂4小时内显色作为参考，大大影响了准确性和实用性。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种通过猫尿液pH指示材料和一种pH指示猫砂及其制备方法，这种猫砂产品中pH指示材料分布均匀，能够瞬间、精准、稳定的指示猫尿液的酸碱度，pH4～10每一个pH值都有对应
颜色，且显色维持48h以上。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种猫尿液pH指示材料，其特征在于，包括载体和pH混合指示剂；所述pH混合指示剂占pH指示材料总重量的0.001～2wt％，所述pH混合指示剂包括间甲基红或甲基红，指示剂A；其中，间甲基红或甲基红与指示剂A的质量比为1:(1～15)；
[0007] 所述载体为普通
豆腐渣、普通
淀粉、淀粉
纤维、
变性淀粉、
植物纤维、糊精和面粉中的任意一种或几种；
[0008] 所述指示剂A为酚红，甲酚红，溴甲酚紫，对溴苯磺酰氯，刚果红，甲基橙，溴氯酚蓝，对乙氧基菊橙，
萘红，溴甲酚绿，四溴酚兰，间苯二酚蓝，石蕊，氯酚红，苯甲酰G，石蕊精，溴酚红，四溴酚酚砜酚酞，中性红，间甲酚，2,4-二硝基苯
醋酸盐，金莲橙，百里酚蓝，邻甲酚酞，百里酚酞，尼罗蓝，姜黄素，二甲基氨基偶氮苯，间胺黄，甲基紫6B，
树脂天晴，二甲酚蓝，溴麝香草酚蓝，麝香草酚蓝，酸性间胺黄，硝氮黄，达旦黄，
荧光橙红，4-硝基苯偶氮-1-萘酚-3.6-二磺酸钠中的任意一种或几种的混合物。
[0009] 优选地，所述pH混合指示剂占pH指示材料总重量的0.002～1.5wt％。
[0010] 优选地，所述载体的要求为：水分≤14.0％、
蛋白质≤0.45(DS)、脂肪≤0.15(DS)、灰分≤0.15(DS)、二氧化硫≤30.0mg/kg、细度≥100目％、白度≥87.0％、斑点≤0.7个/cm2、酸度≤1.80OT/(DS)。
[0011] 优选地，所述普通淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、豌豆淀粉、绿豆粉、藕粉中的任意一种或几种。
[0012] 本发明还提供了一种pH指示猫砂，其特征在于，包括基础豆腐猫砂与上述猫尿液pH指示材料，其中，猫尿液pH指示材料占猫砂总重量的1～100wt％。
[0013] 优选地，所述猫尿液pH指示材料占猫砂总重量的2～20wt％。
[0014] 优选地，所述基础豆腐猫砂为普通豆腐渣、普通淀粉、淀粉纤维、变性淀粉、植物纤维、糊精和面粉中的任意一种或几种的混合物。基础豆腐猫砂与猫尿液pH指示材料载体中的普通豆腐渣、普通淀粉、变性淀粉、植物纤维、糊精和面粉，在技术要求上既可以相同，也可以不同。
[0015] 更优选地，所述基础豆腐猫砂与猫尿液pH指示材料载体中的普通豆腐渣、普通淀粉、淀粉纤维、变性淀粉、植物纤维、糊精和面粉为同一规格。
[0016] 本发明还提供了上述pH指示猫砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0017] 步骤1：将普通豆腐渣、普通淀粉、淀粉纤维、变性淀粉、植物纤维、糊精和面粉中的任意一种或几种搅拌混匀后，用猫砂颗粒机制成颗粒，然后烘干，得到水分含量为7～17wt％的基础豆腐猫砂；
[0018] 步骤2：将间甲基红或甲基红，指示剂A溶解到碱溶液中制成浸染溶液，[0019] 浸染溶液中间甲基红或甲基红与指示剂A的重量浓度总和为0.05-1.5wt％；
[0020] 步骤3：将普通豆腐渣、普通淀粉、淀粉纤维、变性淀粉、植物纤维、糊精和面粉中的任意一种或几种的混合物浸入到步骤2得到的浸染溶液中浸染3～8h，然后取出，在颗粒制作机器压制颗粒，烘干，得到水分含量为10wt％以下的猫尿液pH指示材料；
[0021] 步骤4：将步骤3得到的猫尿液pH指示材料与步骤1得到的基础豆腐猫砂进行混合，得到pH指示猫砂。
[0022] 优选地，所述步骤1中基础豆腐猫砂颗粒直径为1～5mm，更优选为1.5～3.5mm。
[0023] 优选地，所述步骤1中基础豆腐猫砂中水分含量是8～15wt％，更优选为9～12wt％。
[0024] 优选地，所述步骤1与步骤3中，烘干
温度均为80～140℃，随烘干温度变化pH指示猫砂的外观会呈现淡绿色或桔黄色，更利于保证显色准确性。
[0025] 优选地，所述步骤2中，碱溶液为0.1wt％氢氧化钠溶液。
[0026] 优选地，所述步骤4中，猫尿液pH指示材料占pH指示猫砂总重量的1～20wt％。
[0027] 本发明的原理在于：
[0028] 在使用本发明的含有pH指示材料的豆腐猫砂时，有问题的宠物尿液酸性pH值在约6.0以下，如5.0，间甲基红会从黄色变成橘黄色。因此，一个橘黄色的外观显示猫排泄的是有问题的酸性尿液。当有问题的宠物尿液是碱性pH值，显示猫可能出现了泌尿综合症，例如，当pH值在7.0至8.0，指示剂A会从黄色变成绿色或蓝色，再加上黄色间甲基红，pH混合指示剂将呈现出墨绿色至深蓝色。
[0029] 与
现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0030] (1)本发明的pH指示猫砂在使用时结团效果，克服了现有pH指示猫砂的不足，pH指示材料中的载体和基础猫砂都采用同一种材料—豆腐渣、淀粉及植物纤维等，使两者的分散更均匀。而且由于科学专业的制备工艺使产品化学性质稳定，不像膨润土和纸质猫砂那样具有显著的离子交换的性质，也不像
二氧化硅猫砂结团性差无实用价值，因而不会干扰猫尿液的pH值，还提高了测试的精准度、准确度、以及瞬间显色和很高的时效性显色维持48h以上、环保安全，材料选用天然无粉尘植物降解材料、豆腐猫砂结团可直接冲马桶，水溶分解迅速、便于降解环保，大大提高了用户体验。
[0031] (2)本发明pH指示猫砂中的pH指示材料是负载了pH指示剂的豆腐渣、淀粉及植物纤维。其中一种指示剂在检测pH值小于5.0的溶液时会有显著的颜色变化，另一种指示剂在检测pH值大于7.0的溶液时会有显著的颜色变化。尤其是作为猫砂添加剂用于表明猫尿是酸性pH值(pH值大约低于5.6)，或者用于指示猫泌尿系统综合症(猫尿pH值在7.4或以上)。
[0032] (3)当尿液与本发明的pH指示豆腐猫砂相接触时，就会被均匀分散在其中的pH指示材料所吸收，并与负载在其表面以及少部分进入其内部的pH混合指示剂相接触，从而使之能指示出猫尿液的pH值。不同pH值的尿液会使pH指示材料显示出不同的颜色。由于本发明中的淀粉一方面在制备时能使pH混合指示剂在溶液中分散均匀，另一方面，还可以在pH指示材料
膨胀率和吸水性提升，能增加终端产品吸附效果、不产生粉尘，
染色均匀显色快的效果。
[0033] (4)本发明的含有pH指示材料的豆腐猫砂具有明显的优势。其保证了pH指示材料载体和基础猫砂在材料的一致性，使得猫砂产品中pH指示材料分布均匀，能够瞬间、精准，稳定的指示猫尿液的酸碱度；本发明的pH指示材料在显色指示方面更具明显，在pH4-10每一个pH值都有对应颜色pH≤5.0颜色由浅黄至橘黄，pH在5.0-7.0之间为浅黄到浅绿色，PH≥7.0为浅绿到深蓝；本发明产品生产成本低廉、无毒、无
放射性，制备工艺简单易行，而且无粉尘、方便实用环保。
附图说明
[0034] 图1为本发明的标准pH值比色卡；
[0035] 图2为
实施例1制备的猫尿液pH指示材料在pH值4～10的显色对比图；
[0036] 图3为实施例1制备的pH指示猫砂在pH值4、7、10在1～48h内的显色图；其中，a为1h的显色图，b为12h显色图，c为24h的显色图，d为48h的显色图。
具体实施方式
[0037] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本
申请所附
权利要求书所限定的范围。
[0038] 本发明各实施例中所使用的
试剂及材料均可以通过商业途径取得，具体如下：甲基红：CAS:[493-52-7]生工
生物工程(上海)股份有限公司；间甲基红：CAS:[20691-84-3]生工生物工程(上海)股份有限公司；玉米淀粉和豌豆粉：烟台双塔食品股份有限公司；指示剂A材料均购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
[0039] 实施例1
[0040] 本实施例提供了一种pH指示猫砂，具体制备方法如下：
[0041] 步骤1：将新鲜的湿豌豆渣(含水重量75％50KG)，豌豆纤维25kg，湿豆渣50kg经过离心式脱水机脱水，得到含水重量40％的湿豆渣25kg，然后与25kg干豌豆纤维混合，搅拌后用猫砂颗粒机，制成直径2～3mm的长条颗粒，然后100℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到基础豆腐猫砂；
[0042] 步骤2：将间甲基红2.5g，溴麝香草酚蓝8.0g，麝香草酚蓝5.0g，酸性间胺黄3.0g，溴甲酚绿5.0g，硝氮黄1.2g，邻甲酚酜酞4.0g，酚酞0.3g，对硝基苯偶氮水杨酸钠8.0g，达旦黄4.0g，荧光橙红2.0g，4-硝基苯偶氮-1-萘酚-3.6-二磺酸钠5％溶液0.1g，溶解于10Kg 30％的
乙醇水溶液中制成浸染溶液(参考专利文件CN 201110420648)；
[0043] 步骤3：将5kg玉米淀粉浸入5L步骤2得到的浸染溶液中浸染8h，然后取出，在颗粒制作机器压制颗粒，100℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到猫尿液pH指示材料；
[0044] 步骤4：将步骤3得到的猫尿液pH指示材料与步骤1得到的基础豆腐猫砂进行混合，得到pH指示猫砂，其中，猫尿液pH指示材料的质量分数为5wt％。
[0045] 其中，步骤3中玉米淀粉规格要求均为：水分≤14.0％、蛋白质≤0.45(DS)、脂肪≤0.15(DS)、灰分≤0.15(DS)、二氧化硫≤30.0mg/kg、细度≥100目％、白度≥87.0％、斑点≤
0.7个/cm2、酸度≤1.80OT/(DS)。
[0046] 使用
磷酸氢二钠和
柠檬酸配置的pH值分别为pH4、pH5、pH6、pH7、pH8、pH9、pH10的pH缓冲液，将pH缓冲液分别滴加在实施例1步骤3得到的猫尿液pH指示材料上显色并与pH值标准显色卡(图1)对比，结果如图2所示，pH≤5.0颜色由浅黄至橘黄，pH在5.0～7.0之间为浅黄到浅绿色，PH≥7.0为浅绿到深蓝；
[0047] 分别将pH值为4、7、10的pH缓冲液滴加到实施例1最后得到的pH指示猫砂上显色，分别于1h，12h，24h，48h拍照对比，结果如图3所示，a为1h的显色图，b为12h显色图，c为24h的显色图，d为48h的显色图，pH4显示浅黄，pH7显示黄绿，pH10显示深蓝，对比发现pH指示猫砂在48h内能够保持显色稳定。
[0048] 实施例2
[0049] 本实施例提供了一种pH指示猫砂，具体制备方法如下：
[0050] 步骤1：将新鲜的湿豌豆渣(含水重量75％50KG)，豌豆纤维25kg，湿豆渣50kg经过离心式脱水机脱水，得到含水重量40％的湿豆渣25kg，然后与25kg干豌豆纤维混合，搅拌后用猫砂颗粒机，制成直径2～3mm的长条颗粒，然后100℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到基础豆腐猫砂；
[0051] 步骤2：将间甲基红2.5g，溴麝香草酚蓝8.0g，麝香草酚蓝5.0g，酸性间胺黄3.0g，溴甲酚绿5.0g，硝氮黄1.2g，邻甲酚酜酞4.0g，酚酞0.3g，对硝基苯偶氮水杨酸钠8.0g，达旦黄4.0g，荧光橙红2.0g，4-硝基苯偶氮-1-萘酚-3.6-二磺酸钠5％溶液0.1g，溶解于10Kg 30％的乙醇水溶液中制成浸染溶液(参考专利文件CN 201110420648)；
[0052] 步骤3：将5kg豌豆粉浸入5L步骤2得到的浸染溶液中浸染8h，然后取出，在颗粒制作机器压制颗粒，140℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到猫尿液pH指示材料；
[0053] 步骤4：将步骤3得到的猫尿液pH指示材料与步骤1得到的基础豆腐猫砂进行混合，得到pH指示猫砂，其中，猫尿液pH指示材料的质量分数为20wt％。
[0054] 其中，步骤3中豌豆粉规格要求均为：水分≤14.0％、蛋白质≤0.45(DS)、脂肪≤0.15(DS)、灰分≤0.15(DS)、二氧化硫≤30.0mg/kg、细度≥100目％、白度≥87.0％、斑点≤
0.7个/cm2、酸度≤1.80OT/(DS)。
[0055] 实施例3
[0056] 本实施例提供了一种pH指示猫砂，具体制备方法如下：
[0057] 步骤1：将新鲜的湿豌豆渣(含水重量75％50KG)，豌豆纤维25kg，湿豆渣50kg经过离心式脱水机脱水，得到含水重量40％的湿豆渣25kg，然后与25kg干豌豆纤维混合，搅拌后用猫砂颗粒机，制成直径2～3mm的长条颗粒，然后100℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到基础豆腐猫砂；
[0058] 步骤2：将间甲基红2.5g，溴麝香草酚蓝8.0g，麝香草酚蓝5.0g，酸性间胺黄3.0g，溴甲酚绿5.0g，硝氮黄1.2g，邻甲酚酜酞4.0g，酚酞0.3g，对硝基苯偶氮水杨酸钠8.0g，达旦黄4.0g，荧光橙红2.0g，4-硝基苯偶氮-1-萘酚-3.6-二磺酸钠5％溶液0.1g，溶解于10Kg 30％的乙醇水溶液中制成浸染溶液(参考专利文件CN 201110420648)；
[0059] 步骤3：将新鲜的湿豌豆渣(含水重量75％10KG)，豌豆纤维5kg，湿豆渣10kg经过离心式脱水机脱水，得到含水重量40％的湿豆渣5kg，然后与5kg干豌豆纤维混合，浸入10L步骤2得到的浸染溶液中浸染8h，然后取出，放入单卧轴式
搅拌机进行搅拌均匀，后送至单螺杆温控挤出
造粒机，让料通过双孔模具头。自动切断装置切断成长度10mm左右的颗粒，颗粒孔径2mm，宽度12mm，再由输送带送至带式
烘干机，烘干机干燥
温度控制在100℃，烘干时间为85min，出料后
风扇冷却至常温，得到
含水量在10％以下的猫尿液pH指示材料；
[0060] 步骤4：将步骤3得到的猫尿液pH指示材料与步骤1得到的基础豆腐猫砂进行混合，得到pH指示猫砂，其中，猫尿液pH指示材料的质量分数为50wt％。
[0061] 实施例4
[0062] 本实施例提供了一种pH指示猫砂，具体制备方法如下：
[0063] 步骤1：将新鲜的黄豆渣(含水量80wt％)50Kg利用液压式脱水机，
挤压脱水至含水重量比为5wt％的湿豆渣25Kg，加入红薯淀粉25Kg，放入单卧轴式搅拌机混合均匀，搅拌后用猫砂颗粒机，制成直径2～3mm的长条颗粒，然后100℃烘干水分至水分含量为10wt％以下，得到基础豆腐猫砂；
[0064] 步骤2：将间甲基红2.5g，溴麝香草酚蓝8.0g，麝香草酚蓝5.0g，酸性间胺黄3.0g，溴甲酚绿5.0g，硝氮黄1.2g，邻甲酚酜酞4.0g，酚酞0.3g，对硝基苯偶氮水杨酸钠8.0g，达旦黄4.0g，荧光橙红2.0g，4-硝基苯偶氮-1-萘酚-3.6-二磺酸钠5％溶液0.1g，溶解于10Kg 30％的乙醇水溶液中制成浸染溶液(参考专利文件CN 201110420648)；
[0065] 步骤3：将新鲜的黄豆渣(含水量80wt％)10Kg利用液压式脱水机，挤压脱水至含水重量比为55wt％的湿豆渣5Kg，加入红薯淀粉5Kg，放入单卧轴式搅拌机混合均匀，浸入10L步骤2得到的浸染溶液中浸染8h，然后取出，放入单卧轴式搅拌机进行搅拌均匀，由
喂料器送原料至双螺杆温控
挤出机，加装冷却降温装置，螺杆温度控制在70℃，让料通过单孔模具，有挤出机自动切断装置切断成长度10mm，外径6mm，孔径1.8mm长度的单孔状颗粒，颗粒输送至带式干燥机，干燥机干燥温度控制在90℃，干燥85min，自然冷却至常温，得到含水量在10％以下的猫尿液pH指示材料；
[0066] 步骤4：将步骤3得到的猫尿液pH指示材料与步骤1得到的基础豆腐猫砂进行混合，得到pH指示猫砂。其中，猫尿液pH指示材料的质量分数75wt％。
